Ohmsches Gesetz für die gesamte Kette und für den Abschnitt der Kette: Schreibformeln, Beschreibung und Erklärung

Ein professioneller Elektriker, ein spezialisierter Elektronikingenieur, kann das Ohmsche Gesetz in seinen eigenen Aktivitäten nicht umgehen und Probleme lösen, die mit dem Einrichten, Einstellen und Reparieren elektronischer und elektrischer Schaltkreise verbunden sind.

Eigentlich braucht jeder ein Verständnis dieses Gesetzes. Weil jeder im Alltag mit Elektrizität umgehen muss.

Und obwohl das Recht des deutschen Physikers Ohm in einem weiterführenden Schulkurs vorgesehen ist, wird es in der Praxis nicht immer rechtzeitig studiert. Daher werden wir in unserem Material ein lebensrelevantes Thema betrachten und uns mit den Möglichkeiten zum Schreiben der Formel befassen.

Separater Abschnitt und kompletter Stromkreis

Unter Berücksichtigung des Stromkreises unter dem Gesichtspunkt der Anwendung des Ohmschen Gesetzes auf den Stromkreis sollten zwei mögliche Berechnungsoptionen beachtet werden: für einen einzelnen Abschnitt und für einen vollwertigen Stromkreis.

Berechnung des Stromabschnitts des Stromkreises

Der Teil der Schaltung wird in der Regel als Teil der Schaltung mit Ausnahme der EMF-Quelle angesehen, da er einen zusätzlichen Innenwiderstand aufweist.

Daher sieht die Berechnungsformel in diesem Fall einfach aus:

I = U / R.,

Wo jeweils:

• Ich - Stromstärke;
• U. - angelegte Spannung;
• R. - Widerstand.

Die Interpretation der Formel ist einfach: Der Strom, der entlang eines bestimmten Teils der Schaltung fließt, ist proportional zur an sie angelegten Spannung und der Widerstand ist umgekehrt proportional.

Das sogenannte grafische „Gänseblümchen“, durch das die gesamte Reihe von Variationen von Formulierungen auf der Grundlage des Ohmschen Gesetzes dargestellt wird. Praktisches Werkzeug für die Aufbewahrung von Taschen: Sektor „P“ - Leistungsformeln; Sektor "U" - Spannungsformeln; Sektor "I" - aktuelle Formeln; Sektor "R" - Widerstandsformeln

Somit beschreibt die Formel klar die Abhängigkeit des Stroms, der durch einen separaten Abschnitt des Stromkreises fließt, von bestimmten Spannungs- und Widerstandswerten.

Es ist zweckmäßig, die Formel zu verwenden, um beispielsweise die Widerstandsparameter zu berechnen, die in den Stromkreis eingelötet werden müssen, wenn die Spannung mit Strom angegeben wird.

Ohmsches Gesetz und zwei Konsequenzen, die jeder professionelle Elektriker, Elektrotechniker, Elektronikingenieur und alle am Betrieb elektrischer Schaltkreise Beteiligten haben müssen. Von links nach rechts: 1 - Stromerkennung; 2 - Bestimmung des Widerstands; 3 - Spannungsbestimmung, wobei I - Stromstärke, U - Spannung, R - Widerstand

Die obige Abbildung hilft beispielsweise dabei, den Strom zu bestimmen, der durch einen 10-Ohm-Widerstand fließt, an den eine Spannung von 12 Volt angelegt wird. Einsetzen der Werte ergibt - I = 12/10 = 1,2 Ampere.

In ähnlicher Weise werden die Aufgaben des Findens von Widerstand (wenn Strom mit Spannung bekannt ist) oder Spannung (wenn Spannung mit Strom bekannt ist) gelöst.

Somit ist es immer möglich, die erforderliche Betriebsspannung, die erforderliche Stromstärke und das optimale Widerstandselement auszuwählen.

Die Formel, deren Verwendung vorgeschlagen wird, erfordert nicht die Berücksichtigung der Parameter der Spannungsquelle. Eine Schaltung, die beispielsweise eine Batterie enthält, wird jedoch unter Verwendung einer anderen Formel berechnet. In der Abbildung: A - Aufnahme eines Amperemeter; V - Einbeziehung des Voltmeters.

Übrigens sind die Verbindungsdrähte eines Stromkreises Widerstand. Die Größe der Last, die sie tragen müssen, wird durch die Spannung bestimmt.

Dementsprechend wird es wieder unter Verwendung des Ohmschen Gesetzes möglich, den erforderlichen Leiterquerschnitt in Abhängigkeit vom Material des Kerns genau auszuwählen.

Wir haben detaillierte Anweisungen auf der Website Kabelquerschnitt durch Leistung und Strom.

Berechnungsoption für Vollkette

Eine vollständige Kette ist bereits die Stelle (n) sowie die Quelle der EMF. Das heißt, tatsächlich wird der Innenwiderstand der EMF-Quelle zu der vorhandenen Widerstandskomponente des Schaltungsabschnitts addiert.

Daher ist eine Änderung der obigen Formel logisch:

I = U / (R + r)

Natürlich kann der Wert des Innenwiderstands der EMF im Ohmschen Gesetz für einen vollständigen Stromkreis als vernachlässigbar angesehen werden, obwohl dieser Widerstandswert in vielerlei Hinsicht von der Struktur der EMF-Quelle abhängt.

Bei der Berechnung komplexer elektronischer Schaltkreise, elektrischer Schaltkreise mit vielen Leitern, ist jedoch das Vorhandensein eines zusätzlichen Widerstands ein wichtiger Faktor.

Bei Berechnungen in einem vollwertigen Stromkreis wird immer der Widerstandswert der EMF-Quelle berücksichtigt. Dieser Wert wird zum Widerstand des Stromkreises selbst addiert. Im Diagramm: I - Stromfluss; R ist das Widerstandselement extern; r ist der Widerstandsfaktor der EMF (Energiequelle)

Sowohl für den Schaltungsabschnitt als auch für den gesamten Stromkreis sollte das natürliche Moment berücksichtigt werden - die Verwendung eines konstanten oder variablen Stroms.

Wenn die oben genannten Punkte, die für das Ohmsche Gesetz charakteristisch sind, unter dem Gesichtspunkt der Verwendung von Gleichstrom betrachtet wurden, sieht bei Wechselstrom dementsprechend alles etwas anders aus.

Berücksichtigung des Gesetzes zu einer Variablen

Das Konzept des "Widerstands" gegen die Bedingungen des Durchgangs von Wechselstrom sollte eher als das Konzept der "Impedanz" betrachtet werden. Dies ist eine Kombination aus der aktiven Widerstandslast (Ra) und der vom Blindwiderstand (Rr) gebildeten Last.

Solche Phänomene werden durch die Parameter induktiver Elemente und die Schaltgesetze verursacht, die auf einen variablen Spannungswert angewendet werden - einen sinusförmigen Stromwert.

Dies scheint das Ersatzschaltbild eines Wechselstromkreises zur Berechnung unter Verwendung von Formulierungen zu sein, die auf den Prinzipien des Ohmschen Gesetzes basieren: R - Widerstandskomponente; C ist die kapazitive Komponente; L ist die induktive Komponente; EMF ist eine Energiequelle; I-Stromfluss

Mit anderen Worten, es gibt einen Effekt des Vorrückens (Nachlaufens) von Stromwerten von Spannungswerten, der mit dem Auftreten von aktiven (resistiven) und reaktiven (induktiven oder kapazitiven) Kapazitäten einhergeht.

Die Berechnung solcher Phänomene erfolgt nach folgender Formel:

Z = U / I. oder Z = R + J * (X._L. - X._C.)

wo: Z. - Impedanz; R. - aktive Last; X._L. , X._C. - induktive und kapazitive Last; J. - Koeffizient.

Reihen- und Parallelschaltung von Elementen

Für Elemente eines Stromkreises (Schaltungsabschnitt) ist ein charakteristisches Moment eine Reihen- oder Parallelschaltung.

Dementsprechend ist jede Art von Verbindung von einer anderen Art des Stromflusses und der Spannungsversorgung begleitet. In dieser Hinsicht gilt das Ohmsche Gesetz auch auf unterschiedliche Weise, abhängig von der Möglichkeit, Elemente einzubeziehen.

Widerstandsschaltung

In Bezug auf eine serielle Verbindung (ein Abschnitt einer Schaltung mit zwei Komponenten) wird die folgende Formel verwendet:

• Ich = ich₁ = Ich₂ ;
• U = U.₁ + U.₂ ;
• R = R.₁ + R.₂

Diese Formulierung zeigt deutlich, dass sich der in der Schaltung fließende Strom unabhängig von der Anzahl der in Reihe geschalteten Widerstandskomponenten nicht ändert.

Die Verbindung von Widerstandselementen im Schaltungsabschnitt in Reihe miteinander. Für diese Option gilt ein eigenes Berechnungsgesetz. Im Diagramm: I, I1, I2 - Stromfluss; R1, R2 - Widerstandselemente; U, U1, U2 - angelegte Spannung

Die Größe der an die aktiven Widerstandskomponenten der Schaltung angelegten Spannung ist die Summe des Gesamtwerts der EMK-Quelle.

Die Spannung an jeder einzelnen Komponente ist gleich: Ux = I * Rx.

Der Gesamtwiderstand sollte als die Summe der Nennwerte aller Widerstandskomponenten der Schaltung betrachtet werden.

Schaltung parallel geschalteter Widerstandselemente

Bei Parallelschaltung von Widerstandskomponenten gilt folgende Formel nach dem Recht des deutschen Physikers Ohm als gerecht:

• Ich = ich₁ + I.₂ … ;
• U = U.₁ = U.₂ … ;
• 1 / R = 1 / R.₁ + 1 / R.₂ + …

Optionen zum Kompilieren von Schaltungsabschnitten eines „gemischten“ Typs bei Verwendung einer parallelen und seriellen Verbindung sind nicht ausgeschlossen.

Die Parallelschaltung von Widerstandselementen in der Schaltung. Für diese Option gilt ein eigenes Berechnungsgesetz. Im Diagramm: I, I1, I2 - Stromfluss; R1, R2 - Widerstandselemente; U ist die summierte Spannung; A, B - Ein- / Ausstiegspunkte

Für solche Optionen wird die Berechnung normalerweise durch die anfängliche Berechnung der Widerstandsbewertung der Parallelschaltung durchgeführt. Dann wird der Wert des in Reihe geschalteten Widerstands zum Ergebnis addiert.

Integrale und differenzierte Rechtsformen

Alle obigen Punkte mit den Berechnungen gelten für Bedingungen, unter denen Leiter mit einer „homogenen“ Struktur in den Stromkreisen verwendet werden.

In der Praxis muss man sich häufig mit dem Aufbau eines Stromkreises befassen, bei dem sich die Struktur der Leiter in verschiedenen Bereichen ändert. Beispielsweise werden Drähte mit größerem Querschnitt oder im Gegenteil kleinere Drähte verwendet, die auf der Basis verschiedener Materialien hergestellt werden.

Um solche Unterschiede zu berücksichtigen, gibt es eine Variation des sogenannten "Ohmschen Differentialintegralgesetzes". Für einen unendlich kleinen Leiter wird der Stromdichtewert in Abhängigkeit von Stärke und Leitfähigkeit berechnet.

Bei der Differentialberechnung wird folgende Formel verwendet: J = ό * E.

Für die Integralberechnung gilt jeweils der Wortlaut: I * R = φ1 - φ2 + έ

Diese Beispiele sind jedoch eher näher an der Schule der höheren Mathematik und in der Praxis wird ein einfacher Elektriker nicht verwendet.

Schlussfolgerungen und nützliches Video zum Thema

Eine detaillierte Analyse des Ohmschen Gesetzes im folgenden Video wird dazu beitragen, das Wissen in diese Richtung endgültig zu festigen.

Eine eigenartige Videolektion verstärkt die theoretische schriftliche Präsentation qualitativ:

Die Arbeit eines Elektrikers oder die Tätigkeit eines Elektronikingenieurs ist untrennbar mit Momenten verbunden, in denen man das Gesetz von Georg Ohm in Aktion wirklich beachten muss. Dies sind einige allgemeine Wahrheiten, die jeder Fachmann kennen sollte.

Umfangreiche Kenntnisse zu diesem Thema sind nicht erforderlich - es reicht aus, die drei Hauptvarianten des Wortlauts zu lernen, um sie in der Praxis erfolgreich anzuwenden.

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